圓通海波浪動能發電機組的製作方法

2023-08-07 20:39:26

專利名稱：圓通海波浪動能發電機組的製作方法
技術領域：
本實用新型涉及一種新能源、清潔發電技術領域，特別是涉及有效利用海洋資源 的圓通海波浪動能發電機組。
背景技術：
隨著世界經濟的發展、人口的增加、社會生活水平的不斷提高，各國對能源的需求 迅速增長。近年，受化石能源日趨枯竭、能源供應安全和保護環境等的驅動，作為主要可再 生能源之一的海洋能事業取得很大發展，海洋能應用技術日趨成熟，為人類在21世紀充分 利用海洋能展示了美好前景。海洋能指海洋中所蘊藏的可再生的自然能源，主要有潮汐能、 波浪能、海水鹽差能和海水溫差能。其中，波浪能以機械能形式出現，是品位最高的海洋能， 其能流密度最大，分布最為廣泛。據世界能源委員會的調查顯示，全球可利用的波浪能達到 20億kW，相當於目前世界發電能量的2倍。因此，世界各海洋大國均十分重視波浪能研究 利用。我國海域遼闊，總面積470萬km2，海岸線曲折漫長，大陸岸線1. 8萬km，海島岸線 1. 4萬km，海浪能源豐富，年均波力功率在3kJ/m以上。我國波力發電技術研究始於70年 代，於1975年研製成1臺IkW的波力發電浮標，在浙江省嵊山島進行了試驗。80年代以後 獲得較快發展，1984年廣州能源所研製成功6W小型波力發電裝置，用於導航燈標，隨後按 不同導航燈標的要求，又開發了系列產品。目前在我國沿海航線已安裝了數百臺這種小型 波力發電裝置。與日本合作研製的後彎管型浮標發電裝置，已向國外出口，該技術屬國際領 先水平。我國目前正處於實現工業化和信息化的經濟高速發展期，特別是沿海地區，能源 需要的急劇增加已成為社會和經濟發展的瓶頸。波浪能發電是一種無汙染、潔淨的能源，面 對能源緊缺和環境汙染的巨大壓力，海洋波浪能源的研究開發更具有重要的戰略意義。

實用新型內容本實用新型要解決的技術問題，是提供一種結構簡單，發電成本低，所發出電流穩 定，利用海波浪清潔能源發電，可遍滿一切沿海地區具有巨大應用價值和推廣空間的圓通 海波浪動能發電機組。採用的技術方案是圓通海波浪動能發電機組，包括支撐機構、能量獲取機構、動力傳輸機構、發電機 構。所述支撐機構，包括鋼筋混凝土底座、支撐臂、底梁、中間梁、頂梁。鋼筋混凝土底座以 設定的距離坐落在海水中，其頂面高於水面，支撐臂和底梁架設並固定在鋼筋混凝土底座 上，支撐臂下部設液壓缸，中間梁架設在液壓缸的活塞杆頂端並與支撐臂的滑道連接，在液 壓缸的作用下中間梁可在支撐臂的滑道上滑動和銷定。頂梁固定在支撐臂頂端，構成支撐 機構。所述動力傳輸機構為多組動力傳輸機構，每組包括傳動軸、絲槓軸、絲母滑塊、連杆臂、氣缸、傳動軸支座、絲槓軸支座。絲槓軸支撐在絲槓軸兩端的絲槓軸支座上，傳動軸支 撐在傳動軸兩端的傳動軸支座上，絲槓軸支座和傳動軸支座分別固定在中間梁的上面和下 面。所述傳動軸上固定有傳動軸鏈輪，絲槓軸上固定有絲槓軸鏈輪，傳動軸鏈輪與絲槓軸鏈 輪通過鏈條連接。絲母滑塊以螺旋裝配在絲槓軸上並以支座支撐在連杆臂內，絲母滑塊與 連杆臂的一端連接，連杆臂的另一端與氣缸中的連接銷連接，連接銷與氣缸中活塞剛性連 接，氣缸裝在中間梁的上面。所述能量獲取機構為多組能量獲取機構與動力傳輸機構相對應，每組包括漿葉、 連杆及軸承座。連杆下端連接漿葉，漿葉正面與波浪接觸，連杆頂端固定在軸承座的前軸承 座上，軸承座通過後軸承座與所述動力傳輸機構的傳動軸剛性連接。所述發電機構，包括儲氣罐、可調節流閥、氣動馬達、發電機。儲氣罐通過管道經單 向閥連接動力傳輸機構的氣缸，使氣缸產生的壓縮空氣傳輸到儲氣罐中，儲氣罐又通過管 道經可調節流閥連接儲氣罐兩側氣動馬達，兩側氣動馬達分別連接設在兩側的發電機，儲 氣罐和發電機固定在底梁上。 上述的儲氣罐上設有壓力表和調節儲氣罐內壓縮空氣壓力的排氣閥。上述的漿葉設有調節漿葉角度裝置，包括變漿電機、皮帶輪、蝸杆軸、蝸輪。蝸輪裝 在連杆上，皮帶輪通過皮帶傳動與變漿電機連接的減速器輸出軸連接，變漿電機帶動蝸杆 軸旋轉，蝸輪使連杆上的漿葉改變角度與波浪正面接觸。上述的液壓缸設有液壓控制裝置，液壓控制裝置包括換向閥、溢流閥、液壓泵。液 壓泵安裝在底梁上，液壓泵由管道通過溢流閥、換向閥連接液壓缸，液壓缸頂部設有液壓缸 頂部滑塊，位於液壓缸頂部滑塊上部支撐臂的兩側分別各設一塊支撐板，支撐板與上部中 間梁由螺栓連接，在液壓控制裝置的調節作用下，使液壓缸頂部滑塊在支撐臂的滑道中上 下滑動同時使中間梁位移的上下調節。上述的氣缸由氣缸壁內兩組活塞構成，氣缸壁兩端裝有氣缸進排氣門，當一端活 塞組工作產生壓縮空氣的同時，另一端活塞組通過氣缸進排氣門進行吸氣工作。上述的動力傳輸機構為三組動力傳輸機構，能量獲取機構為三組能量獲取機構與 動力傳輸機相對應，構成三組傳動做功聯合機構。本實用新型取得有益效果是1.結構簡單，成本較低傳統的波浪能發電裝置，主要利用波浪的上下波動進行發電，機構複雜，成本較 高。本實用新型主要利用波浪的橫向運動進行發電，產品結構原理簡單，整套裝置在近海處 安裝使用，可大大降低造價，便於推廣。2、廣泛的推廣空間本實用新型屬於海洋能發電的一種，在能源問題日益突出的今天，顯得尤為重要。 與其他海洋能發電技術相比，本實用新型發電技術成本低，在近海地帶就可以使用，並且不 破壞海洋資源，是真正的綠色環保項目。並且由於我國海岸線較長的特點，更加適合本項目 的普及。3、經濟效益巨大一是製造成本低。本實用新型機械設備製造成本只是水電和風電成本的50%。二 是不用設廠，設備完全可以社會採購，減少了建廠投資，降低了投資風險。三是發電周期長。風電全年發電時間不會超過150天，最好的水能發電不會超過200天，而海浪動能發電可以 300天滿負荷發電。4、發電質量穩定，可連續供給本實用新型發電技術採用壓縮空氣帶動氣動馬達，氣動馬達帶動發電機組的形式 進行發電。這樣通過調節壓縮空氣的量就可以控制發電的穩定性；同時由於儲氣罐中的壓 縮空氣可持續供給，所以又可以保證發電的連續性。5、社會效益巨大本實用新型結構原理簡單，使用發電機、氣缸、氣動馬達等設施，這些設備可實現 全部國產化，給國內的中小企業提供了市場。有利於拉動內需，促進國內經濟發展，對我國 高速發展的經濟建設起到難以估量的作用。

圖1是本實用新型的結構示意圖。圖2是本實用新型的絲母滑塊與氣缸工作示意圖。圖3是本實用新型的支撐機構結構示意圖。圖4是圖3的A-A剖視圖。圖5是圖3的側視圖。
具體實施方式
圓通海波浪動能發電機組，包括支撐機構、能量獲取機構、動力傳輸機構、發電機 構。所述支撐機構，包括鋼筋混凝土底座1、支撐臂5、底梁3、中間梁6、頂梁7。鋼筋混凝土 底座1以設定的距離坐落在海水中，其頂面高於水面，支撐臂5和底梁3架設並固定在鋼筋 混凝土底座1上，支撐臂5下部設液壓缸4，液壓缸4通過液壓控制裝置進行控制，液壓控制 裝置包括換向閥29、溢流閥30、液壓泵31。液壓泵31安裝在底梁3上，液壓泵31由管道通 過溢流閥30、換向閥29連接液壓缸4，液壓缸4頂部設有液壓缸頂部滑塊41，位於液壓缸頂 部滑塊41上部支撐臂5的兩側分別各設一塊支撐板40，支撐板40與上部中間梁6由螺栓 連接(見圖3、圖4圖5)，在液壓裝置的調節作用下，使液壓缸頂部滑塊41在支撐臂5的滑 道中上下滑動同時使中間梁6位移的上下調節，頂梁7固定在支撐臂5頂端。構成支撐機 構。所述動力傳輸機構包括三組同樣的機構，每組機構都包括傳動軸33、絲槓軸13、 絲母滑塊14、連杆臂15、氣缸21、傳動軸支座9、絲槓軸支座8。所述氣缸21由氣缸壁36內 兩組活塞38構成，氣缸壁36兩端裝有氣缸排氣門39，當一端活塞工作產生壓縮空氣的同 時，另一端活塞組通過氣缸進排氣門進行吸氣工作。絲槓軸8支撐在絲槓軸兩端的絲槓軸 支座8上，傳動軸33支撐在傳動軸兩端的傳動軸支座9上，絲槓軸支座8和傳動軸支座9 分別固定在中間梁6的上面和下面。所述傳動軸33上固定有傳動軸鏈輪10，絲槓軸13上 固定有絲槓軸鏈輪12，傳動軸鏈輪10與絲槓軸鏈輪12通過鏈條11連接。絲母滑塊14裝 在絲槓軸13上並以支座35支撐在連杆臂15內，絲母滑塊14與連杆臂15的一端連接，連 杆臂15的另一端與氣缸21中的連接銷37連接，連接銷37與氣缸中活塞38剛性連接，氣 缸21裝在中間梁的6上面(見圖2)。[0034]所述能量獲取機構，包括三組同樣的機構，與動力傳輸機構相對應，每組包括漿葉 2、連杆34及軸承座16。連杆34下端連接漿葉2，漿葉2正面與波浪32接觸，連杆34頂端 固定在軸承座16的前軸承座上，軸承座16通過後軸承座與所述動力傳輸機構的傳動軸33 剛性連接。所述漿葉2設有調節漿葉角度裝置，包括變漿電機17、皮帶輪19、蝸杆軸20、蝸 輪18。蝸輪18裝在連杆34上，蝸杆軸20的蝸杆部與蝸輪18齒合，皮帶輪19裝在蝸杆軸 20上，皮帶輪19通過皮帶傳動與變漿電機17連接的減速器輸出軸連接，變漿電機17帶動 蝸杆軸20旋轉，蝸輪軸20與固定在連杆34上的蝸輪產生相對運動，使漿葉與連杆轉動，以 保證漿葉2改變角度與波浪32接觸的面積最大。在波浪32的推動下，三組機構可以完成 各自的工作，不受其他兩組的影響。傳動軸33在漿葉2的帶動下來回擺動，帶動與之相連 的傳動軸鏈輪10轉動，通過鏈條11的傳動帶動絲槓軸鏈輪12轉動，帶動絲槓軸13轉動， 使絲槓軸上的絲母滑塊14水平往復運動，帶動氣缸21內的左右活塞38做往復運動，在左 右活塞38推動下，氣缸21內產生壓縮空氣，為後續的發電機構提供動力源。所述發電機構，包括儲氣罐25、可調節流閥26、氣動馬達27、發電機28。儲氣罐25 上設有壓力表23和調節儲氣罐內壓縮空氣壓力的排氣閥24。儲氣罐25通過管道經單向 閥22連接動力傳輸機構的氣缸21，使氣缸21產生的壓縮空氣傳輸到儲氣罐25中，儲氣罐 25又通過管道經可調節流閥26連接儲氣罐25兩側氣動馬達27，兩側氣動馬達27分別連 接設在兩側的發電機28，儲氣罐25和發電機28固定在底梁3上，構成圓通海波浪動能發電 機組。工作原理波浪能是海洋能源的一個主要的能種，它主要是由海面上風吹動以及大氣壓力變 化而引起的海水有規律的周期性運動。可以利用波浪能的上下波動、橫向運動、水中壓力變 化等多種形式發電。傳統的波浪發電機組多運用波浪的上下波動及水中壓力變化進行發 電，該發電機組主要應用波浪橫嚮往複流動的性質進行發電。該發電機組的漿葉置於海水中，在波浪的橫向作用下，漿葉隨著波浪的往復運動 而來回擺動。漿葉的上端與連杆連接，連杆與傳動軸剛性連接，這樣海水的動能就轉化成了 傳動軸的轉矩。傳動軸的一端有鏈輪裝置，將傳動軸所獲得的轉矩傳遞給其上端的絲槓軸。 絲槓軸的絲槓處有一絲母滑塊，由於絲槓的轉動，可以帶動絲螺母滑塊做水平運動。絲母滑 塊通過連杆與活塞柄相連，這樣，絲螺母滑塊的水平運動可以推動兩側的活塞做功，產生壓 縮空氣。壓縮空氣通過管道被輸送到儲氣罐中，由於持續的向罐內輸氣，儲氣罐中的空氣可 以達到一定的壓力。儲氣罐與氣動馬達相連，通過連接處的可調節流閥調節儲氣罐出口處 空氣的壓力。這樣，在壓縮空氣的作用下，氣動馬達產生轉矩，帶動與之相連的發電機進行 發電工作。由於儲氣罐中的空氣壓力可調節，這就使得發電的穩定性有了一定的保障；同時 儲氣罐中又可以儲存一定量的空氣，這樣又保證了發電的連續性。
權利要求圓通海波浪動能發電機組，包括支撐機構、能量獲取機構、動力傳輸機構、發電機構，所述支撐機構，包括鋼筋混凝土底座(1)、支撐臂(5)、底梁(3)、中間梁(6)、頂梁(7)，鋼筋混凝土底座(1)以設定的距離坐落在海水中，其頂面高於水面，支撐臂(5)和底梁(3)架設並固定在鋼筋混凝土底座(1)上，支撐臂(5)下部設液壓缸(4)，中間梁(6)設在液壓缸(4)的活塞杆頂端並與支撐臂(5)的滑道連接，在液壓缸(4)的作用下中間梁(6)可在支撐臂(5)的滑道上滑動和鎖定，頂梁(7)固定在支撐臂(5)頂端；所述動力傳輸機構為多組動力傳輸機構，每組機構都包括傳動軸(33)、絲槓軸(13)、絲母滑塊(14)、連杆臂(15)、氣缸(21)、傳動軸支座(9)、絲槓軸支座(8)，絲槓軸(13)支撐在絲槓軸兩端的絲槓軸支撐座(8)上，傳動軸(33)支撐在傳動軸兩端的傳動軸支座(9)上，絲槓軸支座(8)和傳動軸支座(9)分別固定在中間梁(6)的上面和下面，傳動軸(33)上固定有傳動軸鏈輪(10)，絲槓軸(13)上固定有絲槓軸鏈輪(12)，傳動軸鏈輪(10)與絲槓軸鏈輪(12)通過鏈條(11)連接，絲母滑塊(14)裝在絲槓軸(13)上並以支座(35)支撐在連杆臂(15)內，絲母滑塊(14)與連杆臂(15)的一端連接，連杆臂(15)的另一端與氣缸(21)中的連接銷(37)連接，連接銷(37)與氣缸(21)中活塞(38)剛性連接，氣缸(21)裝在中間梁(6)的上面；所述能量獲取機構為多組能量獲取機構與動力傳輸機構相對應，每組包括漿葉(2)、連杆(34)及軸承座(16)，連杆(34)下端連接漿葉(2)，漿葉(2)正面與波浪(32)接觸，連杆(34)頂端固定在軸承座(16)的前端軸承座上，軸承座(16)通過後軸承座與所述動力傳輸機構的傳動軸(33)剛性連接；所述發電機構，包括儲氣罐(25)、可調節流閥(26)氣動馬達(27)、發電機(28)，儲氣罐(25)通過管道經單向閥(22)連接動力傳輸機構的氣缸(21)，使氣缸(21)產生的壓縮空氣傳輸到儲氣罐(25)中，儲氣罐(25)又通過管道經可調節流閥(26)連接儲氣罐(25)兩側氣動馬達(27)，兩側氣動馬達(27)分別連接設在兩側的發電機(28)，儲氣罐(25)和發電機(28)固定在底梁(3)上。
2.根據權利要求1所述的圓通海波浪動能發電機組，其特徵在於所述的儲氣罐(25)上 設有壓力表(23)和調節儲氣罐內壓縮空氣壓力的排氣閥(24)。
3.根據權利要求1所述的圓通海波浪動能發電機組，其特徵在於所述的漿葉(2)設有 調節漿葉角度裝置，包括變漿電機(17)、皮帶輪(19)、蝸杆軸(20)、蝸輪(18)，蝸輪(18)裝 在連杆(34)上，蝸杆軸(20)的蝸杆部與蝸輪(18)嚙合，皮帶輪(19)通過皮帶傳動與變漿 電機(17)連接的減速器輸出軸連接。
4.根據權利要求1所述的圓通海波浪動能發電機組，其特徵在於所述的液壓缸(4)設 有液壓控制裝置，液壓控制裝置包括換向閥(29)、溢流閥(30)、液壓泵(31)，液壓泵(31)安 裝在底梁⑶上，液壓泵(31)由管道通過溢流閥(30)、換向閥(29)連接液壓缸(4)，液壓 缸(4)頂部設有液壓缸頂部滑塊(41)，位於液壓缸頂部滑塊(41)上部支撐臂(5)的兩側分 別各設一塊支撐板(40)，支撐板(40)與上部中間梁(6)由螺栓連接，在液壓裝置的調節作 用下，使液壓缸頂部滑塊(41)在支撐臂(5)的滑道中上下滑動同時使中間梁(6)位移的上 下調節。
5.根據權利要求1所述的圓通海波浪動能發電機組，其特徵在於所述的氣缸(21)由氣 缸壁(36)內兩組活塞(38)構成，氣缸壁(36)兩端裝有氣缸排氣門(39)，當一端活塞組工 作產生壓縮空氣的同時，另一端活塞組通過氣缸進排氣門進行吸氣工作。
6.根據權利要求1所述的圓通海波浪動能發電機組，其特徵在於所述的動力傳輸機構為三組動力傳輸機構，能量獲取機構為三組能量獲取機構與動力傳輸機構相對應，構成三 組傳動做功聯合機構。
專利摘要圓通海波浪動能發電機組，包括支撐臂和底梁架設鋼筋混凝土底座上，支撐臂設液壓缸，中間梁設在液壓缸頂端，可使中間梁在支撐臂滑道內滑動，頂架固定在支撐臂頂端，構成支撐機構，包括絲槓軸支撐在絲槓軸支座上，傳動軸支撐在傳動軸支座上，通過鏈傳動連接絲槓軸上絲母滑塊，再與連杆臂連接，連接氣缸中活塞構成動力傳輸機構，包括槳葉連接連杆，連杆頂端連接軸承座，軸承座連接傳動軸，構成能量獲取機構，包括氣缸連接的儲氣罐，儲氣罐提供壓縮空氣連接氣動馬達，氣動馬達連接發電機，構成發電機構。該發電機組，具有結構簡單、安裝容易、發電成本低、發出電流穩定的優點、利用海波浪清潔能源發電，可遍滿一切沿海地區廣泛應用。
文檔編號F03B13/22GK201696207SQ20102023724
公開日2011年1月5日 申請日期2010年6月25日 優先權日2010年6月25日
發明者劉立權, 周國剛, 張志 , 揣連成, 李鋒德, 趙志剛, 路奔, 金玉鏢, 韓樹君, 韓洋 申請人:韓樹君